(57)【要約】【課題】容易に機能拡張が可能になる交流き電系統計算技術を提供する。【解決手段】き電変圧器２・電力会社系統３と単相き電回路１とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算装置であって、単相き電回路１の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得るき電回路計算部１０１と、このき電回路計算部とは独立し、き電変圧器２・電力会社系統３の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得るき電変圧器・電力会社系統計算部１０２とを備えたものである。【選択図】図２
2007137120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算装置であって、
前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得るき電回路計算部と、
前記き電回路計算部とは独立し、き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得るき電変圧器・電力会社系統計算部とを備えたことを特徴とする交流き電系統計算装置。
【請求項２】
前記き電回路計算部は、前記き電変圧器・電力会社系統計算部による前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算結果から得られるき電電圧を入力し、当該き電電圧と前記単相き電回路の回路条件とから当該単相き電回路の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られた負荷電流を前記き電変圧器・電力会社系統計算部に出力することを特徴とする請求項１に記載の交流き電系統計算装置。
【請求項３】
き電変圧器・電力会社系統計算部は、前記き電回路計算部による前記単相き電回路の回路計算結果から得られる負荷電流を入力し、当該負荷電流と前記き電変圧器・電力会社系統の回路条件とから当該き電変圧器・電力会社系統の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られたき電電圧を前記き電回路計算部に出力することを特徴とする請求項１に記載の交流き電系統計算装置。
【請求項４】
繰返し計算判定部を備え、
前記き電回路計算部は、前記き電変圧器・電力会社系統計算部による前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算結果から得られるき電電圧を入力し、当該き電電圧と前記単相き電回路の回路条件とから当該単相き電回路の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られた負荷電流を前記き電変圧器・電力会社系統計算部に出力し、
き電変圧器・電力会社系統計算部は、前記き電回路計算部による前記単相き電回路の回路計算結果から得られる負荷電流を入力し、当該負荷電流と前記き電変圧器・電力会社系統の回路条件とから当該き電変圧器・電力会社系統の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られたき電電圧を前記き電回路計算部に出力し、
前記繰返し計算判定部は、前記き電回路計算部による回路計算と前記き電変圧器・電力会社系統による回路計算とを、演算結果の差が所定値よりも小さくなるまで繰り返すことにより最終的な各回路の電気量を得ることを特徴とする請求項１に記載の交流き電系統計算装置。
【請求項５】
き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算方法であって、
前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得るステップと、
前記単相き電回路の回路計算とは独立に、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得るステップとを有することを特徴とする交流き電系統計算方法。
【請求項６】
前記単相き電回路の回路計算のステップでは、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップで得られたき電電圧を受け取り、当該き電電圧と前記単相き電回路の回路条件とから当該単相き電回路の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られた負荷電流を前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップに渡すことを特徴とする請求項５に記載の交流き電系統計算方法。
【請求項７】
前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップでは、前記単相き電回路の回路計算のステップで得られた負荷電流を受け取り、当該負荷電流と前記き電変圧器・電力会社系統の回路条件とから当該き電変圧器・電力会社系統の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られたき電電圧を前記単相き電回路の回路計算のステップに渡すことを特徴とする請求項５に記載の交流き電系統計算方法。
【請求項８】
繰返し計算判定ステップを有し、
前記単相き電回路の回路計算のステップでは、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップで得られたき電電圧を受け取り、当該き電電圧と前記単相き電回路の回路条件とから当該単相き電回路の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られた負荷電流を前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップに渡し、
前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップでは、前記単相き電回路の回路計算のステップで得られた負荷電流を受け取り、当該負荷電流と前記き電変圧器・電力会社系統の回路条件とから当該き電変圧器・電力会社系統の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られたき電電圧を前記単相き電回路の回路計算のステップに渡し、
前記繰返し計算判定ステップでは、前記単相き電回路の回路計算のステップと前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算のステップとを、演算結果の差が所定値よりも小さくなるまで繰り返す判定を行い、最終的な各回路の電気量を得ることを特徴とする請求項５に記載の交流き電系統計算方法。
【請求項９】
き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算プログラムであって、
前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得る処理と、
前記単相き電回路の回路計算とは独立に、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得る処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする交流き電系統計算プログラム。
【請求項１０】
前記単相き電回路の回路計算の処理では、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理で得られたき電電圧を受け取り、当該き電電圧と前記単相き電回路の回路条件とから当該単相き電回路の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られた負荷電流を前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理に渡すことを特徴とする請求項９に記載の交流き電系統計算プログラム。
【請求項１１】
前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理では、前記単相き電回路の回路計算の処理で得られた負荷電流を受け取り、当該負荷電流と前記き電変圧器・電力会社系統の回路条件とから当該き電変圧器・電力会社系統の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られたき電電圧を前記単相き電回路の回路計算の処理に渡すことを特徴とする請求項９に記載の交流き電系統計算プログラム。
【請求項１２】
繰返し計算判定処理を備え、
前記単相き電回路の回路計算の処理では、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理で得られたき電電圧を受け取り、当該き電電圧と前記単相き電回路の回路条件とから当該単相き電回路の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られた負荷電流を前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理に渡し、
前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理では、前記単相き電回路の回路計算の処理で得られた負荷電流を受け取り、当該負荷電流と前記き電変圧器・電力会社系統の回路条件とから当該き電変圧器・電力会社系統の回路計算を行って各電気量を得、当該回路計算で得られたき電電圧を前記単相き電回路の回路計算の処理に渡し、
前記繰返し計算判定処理では、前記単相き電回路の回路計算の処理と前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算の処理とを、演算結果の差が所定値よりも小さくなるまで繰り返す判定を行い、最終的な各回路の電気量を得ることを特徴とする請求項９に記載の交流き電系統計算プログラム。
【請求項１３】
き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算プログラムであって、前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得る処理と、前記単相き電回路の回路計算とは独立に、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得る処理とをコンピュータに実行させる交流き電系統計算プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流き電系統計算装置、計算方法、計算プログラムおよびそれを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流き電系統とは電気鉄道へ電力供給する回路の１つであり、大きく分けＡＴき電方式とＢＴき電方式がある。本発明はＡＴき電方式を対象としている。
【０００３】
図９はこのＡＴき電方式の交流き電系統を示している。ＡＴき電方式の交流き電系統では、電力会社系統３から供給される三相電力を、二相電力に変換する変形ウッドブリッジ変圧器あるいはスコット変圧器（これらを総称して、「き電変圧器」と称する）２の１次側に供給し、このき電変圧器２の２次側の母線に２組の単相のき電回路１を接続している。各単相のき電回路１はトロリ線（Ｔ）６、レール線（Ｒ）７、フィーダ線（Ｆ）８の線路とＡＴ変圧器９から構成される。
【０００４】
このような交流回路の電気量を得るために用いられる計算方法としては、回路方程式を用いるのが一般的である。つまり、回路定数、負荷条件、電源電圧のデータから回路方程式を立て、これを解くことにより、未知となっている電気量を導出する方法である。
【０００５】
特開２００４−２６８７４２号公報（特許文献１）では、回路方程式を用いて電気量を得る方法の１つが示されている。この方法は、電力会社系統（三相部）等価回路の回路方程式とき電回路（単相部）等価回路の回路方程式とから成る２つの回路方程式があり、き電変圧器等価回路（三相／二相）は変換比の関係を関数化して２つの回路方程式を関連付けて１つの回路方程式とする方法である。
【０００６】
このような交流回路の計算方法では、回路方程式を立てて解くのが一般的であるが、この方法を用いた場合の問題点として、新規の機器モデル追加や拡張が難しいことが挙げられる。単相のき電回路の構成については、同じ機器構成のものが連続して接続される特徴があるため、模擬する回路数が増えた場合でも回路方程式の作成は比較的容易である。一方、き電変圧器と電力会社系統については、近年の省エネ・環境対策の一環でエネルギ蓄積装置（二次電池等）の採用について検討が進められており、このような新規の電気機器を追加する場合に、き電変圧器・電力会社系統の回路計算を回路方程式を立てて計算する方法では、その後の機能拡張が困難になる問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−２６８７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、容易に機能拡張が可能になる交流き電系統計算技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の１つの発明は、き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算装置であって、前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得るき電回路計算部と、前記き電回路計算部とは独立し、き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得るき電変圧器・電力会社系統計算部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本願の別の発明は、き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算方法であって、前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得るステップと、前記単相き電回路の回路計算とは独立に、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得るステップとを有することを特徴とするものである。
【００１０】
本願のまた別の発明は、き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算プログラムであって、前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得る処理と、前記単相き電回路の回路計算とは独立に、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得る処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００１１】
本願のさらに別の発明は、き電変圧器・電力会社系統と単相き電回路とで成る交流き電系統の電気量を計算する交流き電系統計算プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、前記単相き電回路の回路計算をして当該単相き電回路の各電気量を得る処理と、前記単相き電回路の回路計算とは独立に、前記き電変圧器・電力会社系統の回路計算をして当該き電変圧器・電力会社系統の各電気量を得る処理とをコンピュータに実行させる交流き電系統計算プログラムを記録したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の交流き電系統計算技術によれば、容易に機能拡張が可能になる交流き電系統の計算方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１４】
本発明の交流き電系統計算技術においては、き電変圧器・電力会社系統の回路計算については、新規機器の追加に対する機能拡張を容易にするために、インピーダンスと回路電流から電圧降下を算出する方法と採る。また、単相き電回路の回路計算については、ＡＴ変圧器が複数設置された構成であり、電流が回路全体に循環する特性があるため、回路方程式による計算の方が適している。従って、単相き電回路の回路計算には回路方程式を用いて、き電変圧器・電力会社系統の回路計算には単相回路の方程式から独立した計算をする。
【００１５】
すなわち、図１に示す交流き電系統に対して、そのき電変圧器２および電力会社系統３の回路計算を、単相き電回路１の計算から独立させて、図２に示す構成の交流き電系統計算装置により、き電回路計算部１０１において単相き電回路１の回路計算を行い、これとは独立したき電変圧器・電力会社系統計算部１０２においてき電変圧器・電力会社系統の回路計算を行う。そして、き電回路計算部１０１による単相き電回路１の回路計算では、き電変圧器端子の電圧（き電電圧）の代わりに単相回路始端電源として設定した電圧で回路方程式を解き各電気量を得る。また、き電変圧器・電力会社系統計算部１０２によるき電変圧器２の計算では、き電変圧器端子の電流と回路のインピーダンスとから電圧降下を得、電源電圧とこの電圧降下分との差としてき電電圧を算出する。尚、図２の交流き電系統計算装置において、１０３は繰返し計算の終了を判定する繰返し計算判定部、１０４は当該計算装置にて必要とする諸データを記憶し、また計算結果のデータを記憶するデータ記憶部である。
【００１６】
この計算装置により、各々の回路計算は可能であるが、実際には分割された回路ではないため、図３の拡大図に示すように、き電変圧器２の二次側のき電電圧Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂと単相き電回路１の始端電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂとの一致、そしてき電変圧器２の二次側端子の負荷電流Ｉ２Ａ，Ｉ２Ｂと単相き電回路１の始端電流Ｉ１Ａ，Ｉ１Ｂとが一致しなければならない。尚、図３において、４はＡ座のき電変圧器端子、５はＢ座のき電変圧器端子、１１，１２は等価電圧源を示している。
【００１７】
これらの電気量を一致させるために、本実施の形態の交流き電系統計算装置では、単相き電回路１の回路計算の結果をき電変圧器２の回路計算へ反映させ、また逆にき電変圧器２の回路計算結果を単相き電回路１の回路計算へ反映させる処理を持たせて、繰り返して計算を行う。つまり、本実施の形態の交流き電系統計算装置は、回路を分割させて、独立した回路計算方法により各電気量を算出すると共に関連する電気量を一致させるために計算結果を互いに反映させる機能を有している。
【００１８】
本発明の実施の形態の交流き電系統計算装置およびそれによる交流き電系統計算方法を図に基づいて詳説する。尚、本計算装置はコンピュータシステムに下記の演算処理を実行する交流き電系統計算プログラムを組み込み、実行させることにより実現させるものであるが、ここでは、代表的な演算処理部分毎に分け、それらを備えた計算装置として説明する。
【００１９】
図１に示すき電回路とき電変圧器とが分割された交流き電系統の回路構成を示している。この図１の回路は、大きく分けてき電回路（単相回路）１、き電変圧器２、電力会社系統３に分けられる。この図１において、き電回路１とき電変圧器２とは本来互いに連系しているが、回路計算を独立させる目的で、き電変圧器２の端子４，５の電圧を、き電回路１内で単相回路始端電源１１，１２と置き換えている。
【００２０】
き電回路１の構成は、ＡＴ変圧器９が通常約１０ｋｍ間隔で設置され、トロリ線（Ｔ）６、レール線（Ｒ）７、フィーダ線（Ｆ）８の各線路が接続されている。電車電力はトロリ線６、レール線７から供給され、フィーダ線８は負荷電流を循環させる仕組みになっている。
【００２１】
図１中のき電回路１は最も適用が多い基本構成であるが、計算方法の説明をするには複雑であるため、単相のき電回路については、図４に示す小規模なき電回路構成を用いて説明する。図４は、２つのＡＴ変圧器９の間にトロリ線（Ｔ）６、レール線（Ｒ）７、フィーダ線（Ｆ）８の各線路が接続された最も簡単なき電回路構成である。この図４の回路構成における各定数と電気量を記号化すると、図５のようになる。き電変圧器２については、変形ウッドブリッジ変圧器とした場合について説明する。このき電変圧器２の回路構成における電気量を記号化すると、図６のようになる。
【００２２】
本実施の形態の交流き電系統計算装置では、単相き電回路１の回路計算は、き電回路計算部１０１が回路方程式を用いて計算し、き電変圧器２と電力会社系統３の回路計算は、き電変圧器・電力会社系統計算部１０２がインピーダンスと回路電流から電圧降下を算出する。
【００２３】
き電回路計算部１０１による単相のき電回路１の計算方法について、小規模構成による電気量を記号化した図５を用いて説明する。き電回路計算部１０１は、データ記憶部１０４に登録されている回路定数、負荷条件、電源電圧のデータから回路方程式を立て、これを解くことにより、未知となっている電気量を導出する。き電変圧器２以遠が別処理であることから、電源電圧については、単相回路始端電源Ｖｅを用いる。
【００２４】
線路インピーダンス（Ｚ１〜Ｚ４）は、２つのＡＴ変圧器９、負荷との位置の相対距離（ｋｍ）とトロリ線６、レール線７の単位あたりのインピーダンス値（Ω／ｋｍ）とから得られ、フィーダ線８の線路インピーダンスＺ５は負荷と直接接続されないため、ＡＴ変圧器９間の距離とフィーダ線８の単位あたりのインピーダンス値とで決定される。
【００２５】
回路計算で用いる単位はｐｕ値であり、それらの値をｐｕに変換して使用する。ｐｕ法は、一般的に用いられる電気量の単位であるＶ（ボルト）、Ａ（アンペア）、Ω（オーム）などを機器定格などを基準とした割合値で表現する方法である。仮に系統ベースを１００００００ＶＡとして、電圧ベースを３００００Ｖとした場合、電力５００００００Ｗは５ｐｕ、電圧２９０００Ｖは０．９６６７ｐｕ（２９０００／３００００ｐｕ）と表される。インピーダンスベースは、「電圧ベース２／系統ベース」で求められ、通常のインピーダンス値であれば、ｐｕ法で表すと１．０ｐｕ以下の値になる。このようにｐｕ値で表すと、その絶対値が小さくなり、他の電気量との値のオーダが近くなり、回路方程式で電気量が扱いやすくなる。
【００２６】
ＡＴ変圧器９のインピーダンスＺａｔについてもｐｕ値に変換して使用する。ＡＴ変圧器９については、漏れインピーダンスだけでなく巻線の誘起電圧Ｅ１〜Ｅ４も考慮する必要がある。負荷電流ＩＬもｐｕ値を用いる。負荷１０は電車であり移動する負荷である。位置が変わるとＡＴ変圧器９との相対距離が変わるため、線路インピーダンス値Ｚ１〜Ｚ４が変わる。始端電源１１，１２の電圧Ｖｅについてもｐｕ値を用いる。この電源１１，１２はき電変圧器２のき電電圧と対応するため、電圧値Ｖｅは可変となる。
【００２７】
図５に示す各ループ電流Ｉ１〜Ｉ４は導出する未知の値であり、回路方程式の解である。始端電源電圧Ｖｅ、負荷電流ＩＬ、回路インピーダンスＺ１〜Ｚ５，Ｚａｔから各ループ電流を解く連立方程式から各ループ電流Ｉ１〜Ｉ４を導出する。得られたループ電流Ｉ１〜Ｉ４から誘起電圧Ｅ１〜Ｅ４と線路インピーダンスでの電圧降下とを算出し、回路上の各電気量を得る。
【００２８】
回路方程式については、図５に示す未知電流Ｉ１〜Ｉ４が４つあることから、方程式が４つ必要である。そのうち３つの式については、図７に示すように３つの閉回路毎に拘束条件が成立するため、（１）式〜（３）式が得られる。
【数１】
2007137120.tif 000003
【００２９】
未知のループ電流Ｉ１〜Ｉ４が４つあるため、もう１つ方程式が必要であり、負荷電流ＩＬによる拘束条件から（４）式を得る。
【数２】
2007137120.tif 000004
【００３０】
これで４つの方程式となり、未知変数の数に対応した連立方程式ができる。
【００３１】
ただし、（１）式〜（３）式中の誘起電圧Ｅ１〜Ｅ４についてさらに詳細に定式化する必要がある。誘起電圧Ｅ１〜Ｅ４はループ電流Ｉ１〜Ｉ４に従属する値であり、誘起電圧Ｅ１〜Ｅ４はループ電流Ｉ１〜Ｉ４を用いた式で表す必要がある。
【数３】
2007137120.tif 000005
【００３２】
ここで、Ｚａｔｍ１はＡＴ変圧器９の励磁インピーダンスであり、Ｚａｔｍ２はＡＴ変圧器９の励磁インピーダンス（鎖交分）である。
【００３３】
（５）式〜（８）式を（１）式〜（３）式に代入することで、従属変数もループ電流Ｉ１〜Ｉ４で表す式になる。これを解くことによってループ電流Ｉ１〜Ｉ４が得られる。
【００３４】
図５は最小規模の構成であるが、回路が増えた場合についても同様に連立方程式を用いて計算ができる。その場合、未知の値であるループ電流の数が増えるが、閉回路の数も増えるため、それぞれの拘束条件から相応しい数の方程式が得られる。
【００３５】
次に、き電変圧器・電力会社系統計算部１０２によるき電変圧器２と電力会社系統３との回路計算について説明する。上述のとおり、き電変圧器２を変形ウッドブリッジ変圧器とした場合を想定した回路とし、電気量を記号化した図６を用いて説明する。電力会社系統３は、電源電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴと短絡容量のインピーダンスＺｓと流れる三相電流ＩＲ，ＩＳ，ＩＴから電圧降下を算出し、連系されるき電変圧器２の受電電圧となる。き電変圧器２はインピーダンス分を変圧器の端子側の単相回路上にあるＺＡ，ＺＢ，ＺＳＴＰとして模擬し、変圧器についてはＢ座昇圧変圧器も含め理想変圧器として扱う。これにより変圧器内部計算を容易にしている。また、ｐｕ法を用いて計算を行うことにより、変形ウッドブリッジ変圧器の電圧比を１：１として扱い、各巻線の電圧は同じになる。
【数４】
2007137120.tif 000006
【００３６】
Ａ座のき電電圧ＶＡの絶対値は受電電圧相当のＶＲ，ＶＳ，ＶＴの√３倍で、線間電圧の大きさと同じとなる。Ｂ座についてはＶＳと等しくなるが、昇圧変圧器により線間電圧相当に昇圧される。受電端の線間電圧相当がＡ座とＢ座の出力電圧となる。
【００３７】
電力会社系統３の三相電流ＩＲ，ＩＳ，ＩＴはＡ座、Ｂ座の電流ＩＬＤＡ，ＩＬＤＢから次の変換式で得られる。
【数５】
2007137120.tif 000007
【００３８】
ここで、Ａ座、Ｂ座の電流ＩＬＤＡ，ＩＬＤＢはき電回路１での総負荷電流にあたり、単相のき電回路１の計算結果から引き渡され、この式に用いることでき電回路計算結果が反映される。
【００３９】
電力会社系統３の三相電流ＩＲ，ＩＳ，ＩＴから電力会社系統インピーダンスＺｓによる電圧降下からき電変圧器２の受電電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを算出する。
【数６】
2007137120.tif 000008
【００４０】
（９）式〜（１１）式より巻線電圧は同一相の１次側と同じであることから、変形ウッドブリッジ変圧器の内部電圧がすべて得られる。
【００４１】
受電電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴよりＡ座、Ｂ座端子の内部電圧ＶＡＯ，ＶＢＯを算出する。各変圧器内部電圧より、端子の内部電圧の算出式は次のようになる。
【数７】
2007137120.tif 000009
【００４２】
これは、内部電圧ＶＡＯ，ＶＢＯは理想変圧器として扱った場合の結果である。単相回路上で模擬している漏れインピーダンス分を考慮すると、実際にき電電圧は次式のようになる。
【数８】
2007137120.tif 000010
【００４３】
次に、単相き電回路計算結果とき電変圧器回路計算結果とにおける相互の電気量の引渡しと全体的な処理の流れについて、図８のフローチャートを用いて説明する。単相のき電回路１の計算で必要となる始端電圧Ｖｅはき電変圧器回路計算結果のき電電圧であるＶＡまたはＶＢから渡される。一方、き電変圧器２（変形ウッドブリッジ）の回路計算で必要となる負荷電流ＩＬＤＡ，ＩＬＤＢは単相のき電回路計算結果のループ電流Ｉ１から渡される。
【００４４】
き電変圧器２の端子がＡとＢの２つで構成されるため、計算すべき単相のき電回路１も２つある。つまり、２組の単相き電回路１の計算と１組のき電変圧器２の計算を行う。
【００４５】
計算手順としては、まず必要なデータ設定をデータ記憶部１０４に対して行い、き電電圧初期値の設定も行う（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００４６】
そして、単相のき電回路１から回路計算を開始する（ステップＳ３）。最初の計算ではＶｅが不定であるため、例えば、定格電圧で仮定して計算を行う。その結果のＩ１をき電変圧器２の回路計算のＩＬＤＡ，ＩＬＤＢとして引渡し、き電変圧器２と電力会社系統３の計算を行う。これにより、き電電圧ＶＡ，ＶＢが得られる（ステップＳ４）。続いて、この値をＶｅとして、ステップＳ３，Ｓ４の一連の計算を再度実行する。
【００４７】
以下、これを繰り返すことにより、単相のき電回路計算へ引渡されるき電電圧あるいは、き電変圧器回路計算へ引き渡される電流値が徐々に一定の値に落ち着く。そして繰返し計算判定部１０３は一定の値に落ち着いたことで計算終了と判定し、最終的な回路計算結果とする（ステップＳ５）。
【００４８】
尚、上記の実施の形態では、き電変圧器２を変形ウッドブリッジとした場合の計算方法を説明したが、き電変圧器２を負荷電流からき電電圧を計算する方法として定義できれば、スコット変圧器、その他の変圧器を用いた場合においても本発明の計算方法が適用可能である。
【００４９】
以上のように本実施の形態によれば、図１のようにき電変圧器２と電力会社系統３の回路と、単相き電回路１とを分割することでそれぞれについて別の計算方法を用いることができる。また、単相き電回路１の回路計算については、き電変圧器２との結合部を始端電源として扱い、（１）式〜（８）式に示すような方法で連立回路方程式を用いることにより、単相回路の回路計算を分割化ができる。さらに、き電変圧器・電力会社系統の回路計算では、（９）式から四則計算を順次実施して（２０）式、（２１）式でき電電圧を得る。これによりき電変圧器・電力会社系統の回路計算を分割化ができる。またさらに、方程式化するよりも簡単な算出方法であり、新規の機器モデル追加などの機能拡張が容易になる。
【００５０】
加えて、本実施の形態によれば、分割による独立した計算の結果を用いて、結合部の電気量を互いに引渡しを行いながら、繰返し計算を行い、結合部の電気量を一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の１つの実施の形態の交流き電系統計算装置による回路計算を適用する交流き電系統のき電回路とき電変圧器が分割された回路構成を示すブロック図。
【図２】上記実施の形態の交流き電系統計算装置のブロック図。
【図３】上記交流き電系統におけるき電変圧器周辺の拡大図。
【図４】上記交流き電系統におけるき電回路最小規模の回路構成を示すブロック図。
【図５】上記交流き電系統におけるき電回路最小規模の回路構成において回路要素の定数・電気量を記号化して示すブロック図。
【図６】上記交流き電系統のき電変圧器・電力会社系統において、き電変圧器に変形ウッドブリッジを採用したときの各回路要素の電気量を示すブロック図。
【図７】上記交流き電系統におけるき電回路における、回路方程式を得るための３つの閉回路を示すブロック図。
【図８】上記実施の形態の交流き電系統計算装置による回路計算のフローチャート。
【図９】従来例の交流き電系統の回路ブロック図。
【符号の説明】
【００５２】
１  き電回路（単相回路）
２  き電変圧器
３  電力会社系統（三相回路）
４  き電変圧器端子（Ａ座）
５  き電変圧器端子（Ｂ座）
６  トロリ線
７  レール線
８  フィーダ線
９  ＡＴ変圧器
１０  電車（負荷）
１１  単相回路始端電源（Ａ座側）
１２  単相回路始端電源（Ｂ座側）
１０１  き電回路計算部
１０２  き電変圧器・電力会社系統計算部
１０３  繰返し計算判定部
１０４  データ記憶部
Ｖｅ  始端電源電圧
ＩＬ  負荷電流
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６  線路インピーダンス
Ｚａｔ  ＡＴ漏れインピーダンス
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４  ＡＴ誘起電圧
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４  ループ電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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